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稀土/单缺位Dawson型多金属氧酸盐的合成、结构和性质研究

刘丽珍  
【摘要】: 多金属氧酸盐,又称金属氧簇化合物,具有独特的结构和有趣的物理化学性质,由于它们在催化、医药、材料科学等方面的潜在应用而引起了广泛的关注。缺位多酸作为无机富氧配体,能够与高配位数和强亲氧性的稀土离子结合形成具有光、电、磁等特性的新型材料。因此,本论文主要采用缺位的Dawson结构多金属氧酸盐为基本建筑单元,利用常规水溶液合成方法,通过稀土离子的修饰和桥连,得到了6个未见报道的化合物。通过单晶X-射线衍射、元素分析、IR、TG、XRD等测试手段对这些化合物进行了表征。此外,我们对这些化合物的电化学行为、磁学性质和荧光性质也进行了研究和讨论。 化合物[(CH3)4N]8[Ln(H2O)8]2[(α2-As2W17O61)Ln(H2O)2]2·nH2O(Ln=Er(1), Dy(2))是利用三缺位的[α-As2W15O56]12和Ln3+离子反应得到的。多氧阴离子[(α2-As2W17O61)Ln(H2O)2]7是饱和的Dawson结构[α-As2W18O62]6-中的一个W原子被一个Ln原子取代得到的。两个[(α2-As2W17O61)Ln(H2O)2]7单元之间通过两个Ln-O-W连接形成一个中心对称的二聚体。二聚体之间存在氢键相互作用,通过[Ln(H2O)8]3+连接形成3D超分子网络结构。我们对这两种化合物的磁性进行了详细的研究。化合物1和 2的磁性测定结果表明稀土离子之间存在弱的反铁磁性相互作用。有趣的是,化合物2的交流磁化率的测定结果表明,该化合物具有频率依赖的磁驰豫行为。 化合物[(CH3)4N]14Na4(H3O)16[(α2-As2W17O61)2Ln]2·nH2O (Ln=Nd(3), Pr(4))是以[α-As2W15O56]12-和Ln3+为原料在常规条件下得到了经典的1:2型夹心结构的稀土多金属氧酸盐。在两个夹心结构单元之间通过一个双核钠簇[Na2(H2O)6]2+连接形成二聚结构。化合物3和4的磁性研究表明,稀土离子之间存在弱的反铁磁性相互作用。 化合物[H2N(CH2CH2)2O]10Na(H3O)6[(α2-As2W17O61)2Ln]·nH2O(Ln=Pr(5), Eu(6))为异质同构体,经典的夹心型结构单元之间通过Na+离子连接形成一维链。化合物5的磁性研究表明,稀土离子之间存在弱的反铁磁性相互作用。室温下,化合物6的发光性质的测定结果表明,该化合物在固态时显示了Eu3+离子的特征跃迁。


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